CN109587736B - 一种车队的通信资源分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车队的通信资源分配方法,所述方法包括:在车队跨资源域时,主控车获取所述车队所在小区的资源集合;所述小区包括多个资源域,每个资源域对应一个资源池;所述资源集合为小区中的所有资源域所对应的资源池的集合;所述主控车获取所述车队中每个车辆的基本信息;所述基本信息包括车辆的队内序号、定位信息和通信性能需求;所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,并根据所述资源位置向每个车辆分配通信资源;所述车辆对应的资源池为所述车辆所在资源域所对应的资源池,从而降低车车通信的时延,提高通信的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是指一种车队的通信资源分配方法。
背景技术
随着车联网通信的不断发展,在基于LTE(Long Term Evolution,长期演进技术)的增强型蜂巢式车联网中,第三代合作伙伴计划(3GPP)提出了一个重要的应用场景,即协同式车队场景(platooning),创建者将作为队长管理车队。管理者应与RSU(Road SideUnit,路边设备)实时互动,在成员之间共享信息并管理车队。所有成员都可以通过两种方式获取信息:一个是通过V2V(Vehicle to Vehicle,车车直接通信方式)通信,另一个是基于管理者中继与RSU的通信。3GPP系统应支持VUE(Vehicle User Equipment,车辆用户设备)和多达19个VUE之间的可靠V2V通信,支持相对垂直位置精度小于0.5米。对于高速公路车队,成员的V2V通信覆盖范围一般为150m(5辆车)。
在车联网通信中,每个小区可以分为多个资源域,不同的资源池被分配给不同的区域以提高资源利用率。当一个小区被划分成多个资源域时,每个资源域都与一个资源池相关联。车辆根据其所在资源域从相应的资源池中获取通信资源。然而,如果每个车队成员都在自身位置所对应的资源池中随机选择通信资源,那么车队在跨越多个资源域时,位于不同资源域的附近成员所属资源池不一样,导致每个车队成员都需要对车车通信范围内的其他成员所在资源域的所有资源进行监听,则势必会出现高延迟的问题,并且这种各自独立的交互方式,也与基于协同式车队的行驶模式相悖。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种车队的通信资源分配方法,能够降低车车通信的时延,提高通信的可靠性。
基于上述目的本发明提供的车队的通信资源分配方法,包括:
在车队跨资源域时,主控车获取所述车队所在小区的资源集合;所述小区包括多个资源域,每个资源域对应一个资源池;所述资源集合为小区中的所有资源域所对应的资源池的集合;
所述主控车获取所述车队中每个车辆的基本信息;所述基本信息包括车辆的队内序号、定位信息和通信性能需求;
所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,并根据所述资源位置向每个车辆分配通信资源;所述车辆对应的资源池为所述车辆所在资源域所对应的资源池。
进一步地,所述资源位置包括起始资源位置和资源范围;
所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,具体包括:
所述主控车根据每个车辆的定位信息获取所述车辆所在资源域的标识号;
所述主控车根据每个车辆的队内序号和所在资源域的标识号,计算所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置;
所述主控车根据每个车辆的通信性能需求计算所述车辆的资源范围。
进一步地,所述起始资源位置为起始资源块序号;
所述起始资源块序号的计算公式为:
进一步地,所述起始资源位置为起始子信道序号;
所述起始子信道序号的计算公式为:
进一步地,所述方法还包括:
所述主控车获取每个车辆上报的感知测量结果;所述感知测量结果是所述车辆对其所在资源域对应的资源池的所有资源进行感知测量而获得的;
所述主控车根据所述感知测量结果检测每个车辆分配到的通信资源是否可用;
所述主控车在检测到所述车辆的通信资源不可用时,调整所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置,以重新给所述车辆分配通信资源。
进一步地,所述方法包括:
在所述车队跨小区时,所述主控车将位于同一小区的所有车辆作为一个分队,并分别从每个分队中选择一个车辆作为所述分队的子控车,使所述子控车获取其分队所在小区的资源集合,以向其分队中的每个车辆分配通信资源。
进一步地,所述方法还包括:
所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长;
所述子控车在检测到分队中的其他任一车辆的剩余时长低于预设值时,获取所述车辆的基本信息并发送给位于下一小区的子控车,使位于下一小区的子控车根据所述车辆的基本信息给所述车辆分配通信资源。
进一步地,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车从所述主控车处获取所述车队的行驶轨迹;
所述子控车实时获取其分队中的每个车辆的基本信息;所述基本信息还包括车速;
所述子控车根据所述行驶轨迹和每个车辆的基本信息,预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长。
进一步地,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车监测其分队中的每个车辆的测量报告;所述测量报告是所述车辆检测到预设条件在一定时长内持续被满足时发送的报告;
所述子控车根据所述测量报告预测每个车辆进入下一小区的剩余时长;
其中,所述预设条件为:
RSRPT-RSRPS≥HOM;
RSRPT为下一小区的参考信号接收功率,RSRPs为当前小区的参考信号接收功率,HOM为切换滞后差值。
进一步地,所述方法还包括:
所述子控车在检测到其进入下一小区的剩余时长低于预设值时,向位于下一小区的子控车发送其基本信息,并将其分队中沿所述车队行驶方向上的最后一个车辆变更为子控车,使位于下一小区的子控车给其分配资源,同时使变更后的子控车给当前分队中的每个车辆分配通信资源。
从上面所述可以看出,本发明提供的车队的通信资源分配方法,在车队跨资源域时,主控车获取车队中每个车辆的基本信息,并基于基本信息计算每个车辆在其对应资源池中的资源位置,以根据资源位置给每个车辆分配通信资源,使每个车辆通过位置相对固定的通信资源进行车车通信,减小车辆的监听范围,从而降低通信时延,提高通信的可靠性;在车队跨小区时,将位于不同小区的车辆划分为一队,并从每个分队中选择一个子控车进行统一管理,以保证车队的正常行驶和队内通信不受小区切换的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法的一种时序图;
图3为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法中资源域的设计示意图;
图4为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法中车辆在不同资源池中的资源分配示意图;
图5为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法的另一种时序图;
图6为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法中车辆切换小区的示意图;
图7为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法中小区切换条件的示意图;
图8为本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法中子控车切换小区的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
参见图1,是本发明实施例提供的车队的通信资源分配方法的流程示意图,所述方法包括:
S1、在车队跨资源域时,主控车获取所述车队所在小区的资源集合;所述小区包括多个资源域,每个资源域对应一个资源池;所述资源集合为小区中的所有资源域所对应的资源池的集合;
S2、所述主控车获取所述车队中每个车辆的基本信息;所述基本信息包括车辆的队内序号、定位信息和通信性能需求;
S3、所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,并根据所述资源位置向每个车辆分配通信资源;所述车辆对应的资源池为所述车辆所在资源域所对应的资源池。
需要说明的是,由于车队车辆之间需要周期性进行安全相关信息的交互,若车队每次都申请资源,显然会大大增加信令开销和时延,因此在队内通信中,采用SPS(Semi-Persistent Scheduling,半静态调度)调度方式进行V2V通信的资源分配。
在车队中,通过主控车来申请资源分配,可以有三种分配方式:
(1)主控车向小区的基站申请直通链路SPS资源集合和SPS配置后,主控车再向车队中的每个车辆分配通信资源。其中,主控车在资源分配过程中相当于基站的作用。
(2)主控车向小区的基站发出申请后,基站直接将通信资源分配给车队中的每个车辆,并将每个车辆的资源使用情况告知主控车。
(3)主控车向小区的基站发出申请后,车队中的每个车辆从申请到的资源集合中自行选择通信资源和配置,并告知主控车。
其中,方式(1)中的资源分配效率最高,因此本实施例优选方式(1)进行队内资源的分配,但仍可使用其他两种方式进行资源分配。
在一个优选地实施例中,使用上述方式(1)进行资源分配。在车队跨资源域时,主控车从小区的基站处申请资源集合后,车队车辆将其基本信息上报给主控车,主控车根据基本信息确定每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,以向车队车辆分配通信资源,如图2所示。
具体地,在步骤S3中,所述资源位置包括起始资源位置和资源范围。
所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,具体包括:
所述主控车根据每个车辆的定位信息获取所述车辆所在资源域的标识号;
所述主控车根据每个车辆的队内序号和所在资源域的标识号,计算所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置;
所述主控车根据每个车辆的通信性能需求计算所述车辆的资源范围。
需要说明的是,每个车辆在其资源池中的起始资源位置与所述车辆所在资源域的标识号和队内序号相关联,主控车把这种关联关系通知给所有车辆,并告知每个车辆其被分配的通信资源。由于主控车始终在车队内周期性地共享行驶轨迹等信息,每个车辆即可获知其通信范围内的其他队内车辆所在的位置,并计算出其他车辆所在资源域的标识号,利用上述关联关系计算通信范围内的其他队内车辆的通信资源并进行监听。
作为一个优选地实施方式,车车通信中使用RB(Resource Block,资源块)作为资源调度的基本单位,资源域的布局和对应的RB预留分配的示例如图3所示。因此,所述起始资源位置可以为起始资源块序号。
所述起始资源块序号的计算公式为:
作为另一个优选地实施方式,基于PC5的车车通信中,直通链路物理共享信道(PSSCH)支持子信道化,即资源池由频域中的一个或多个子信道组成,而子信道由一个子帧中的一组连续RB组成。资源池中的子信道大小可以由基站配置或预配置。因此所述起始资源位置还可以为起始子信道序号。
所述起始子信道序号的计算公式为:
进一步地,所述方法还包括:
所述主控车获取每个车辆上报的感知测量结果;所述感知测量结果是所述车辆对其所在资源域对应的资源池的所有资源进行感知测量而获得的结果;
所述主控车根据所述感知测量结果检测每个车辆分配到的通信资源是否可用;
所述主控车在检测到所述车辆分配到的通信资源不可用时,调整所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置,以重新给所述车辆分配通信资源。
需要说明的是,如图4所示,对于车队中每个车辆,主控车会在其对应的资源池中向其分配位置相对固定的通信资源,例如资源池1和资源池2。在资源分配后,每个车辆会向主控车上报其所在资源域对应的资源池的所有资源的使用情况,即感知测量结果,主控车根据当前各车辆上报的感知测量结果来判断当前给每个车辆分配的通信资源是否可用。若主控车发现有车辆分配到的通信资源不可用,则主控车对该车辆分配的通信资源进行调整,例如资源池3。其中,调整方式包括两种:若资源池3中的其他车辆的通信资源也不可用,则主控车将调整资源池3中资源位置与车辆的队内序号和所在资源池的标识号的关联关系,以保证位于该资源池中的车辆分配到的通信资源可用;若仅仅是给定车辆在资源池3中的通信资源不可用,则主控车在资源池3中重新给该车辆分配通信资源,并通知与该车辆通信的其他车辆。
在另一个优选地实施例中,使用上述方式(2)进行资源分配。在车队跨资源域时,车队车辆向主控车上报其基本信息,主控车通过RRC发送包含车辆基本信息在内的UE辅助信息到基站。基站根据每个车辆的基本信息为每个车辆计算并分配资源位置,并通过主控车向每个车辆分配通信资源,如图5所示。资源位置的计算方法与方式(1)中的类似,在此不再详细赘述。如果资源位置相对于之前算法的结果有变更,主控车也将通知车队中的相关车辆。
本实施例根据每个车辆的队内序号和所在资源域的识别号来分配通信资源,使每个车辆在其对应资源池的相对固定的位置上传输信息,以便其他车辆能够有效监听,保证车队可靠通信;车车通信覆盖的范围可以达到150米左右,每个车辆分配相对固定的资源位置,实现较大范围的传输,既可以间隔通信,也可以连续接替传输。
进一步地,所述方法还包括:
在所述车队跨小区时,所述主控车将位于同一小区的所有车辆作为一个分队,并分别从每个分队中选择一个车辆作为所述分队的子控车,使所述子控车获取其分队所在小区的资源集合,以向其分队中的每个车辆分配通信资源。
需要说明的是,在协同式车队场景中,主控车收集成员的信息,并上报给基站来为车队车辆统一申请资源。车队在主控车的统一管理下,可作为一个整体与外界交互,但由于其长度,可能存在跨小区的情况,主控车不能快速为其他小区中的车辆分配资源并进行管理。因此,对于车队跨小区的场景,为了保证车队通信和管理的完整性以及队内的实时信息交换,车队将基于车辆所在的小区进行分簇,主控车从每个分队中选择一个车辆作为分队长,即成为子控车。子控车对其所在的分队进行管理,并代表其分队与主控车、RSU进行交互。
子控车只有其车队车辆的基本信息以及安全和路线信息等,车队的决策者仍然是主控车。子控车所要承担的工作包括代表分队向附近的RSU申请资源,以减少信令开销;收集分队车辆信息,并向主控车和RSU上报;代表分队与主控车进行小区间的V2V通信;从主控车和RSU处收集交通、路线和感知信息,并在分队车辆间分享,帮助他们建立高精度的动态驾驶地图,实时更新RSU和主控车的地图,以满足WID中的需求。
进一步地,所述方法还包括:
所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长;
所述子控车在检测到分队中的其他任一车辆的剩余时长低于预设值时,获取所述车辆的基本信息并发送给位于下一小区的子控车,使位于下一小区的子控车根据所述车辆的基本信息给所述车辆分配通信资源。
作为一个优选地实施方式,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车从所述主控车处获取所述车队的行驶轨迹;
所述子控车实时获取其分队中的每个车辆的基本信息;所述基本信息还包括车速;
所述子控车根据所述行驶轨迹和每个车辆的基本信息,预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长。
作为另一个优选地实施方式,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车监测其分队中的每个车辆的测量报告;所述测量报告是所述车辆检测到预设条件在一定时长内持续被满足时发送的报告;
所述子控车根据所述测量报告预测每个车辆进入下一小区的剩余时长;
其中,所述预设条件为:
RSRPT-RSRPs≥HOM;
RSRPT为下一小区的参考信号接收功率,RSRPS为当前小区的参考信号接收功率,HOM为切换滞后差值。
需要说明的是,子控车需要不断更新队员列表并通知整个分队,车辆在进行小区切换后,需要立即获知其新的分队长和队员,以确保V2V通信的正常进行。
例如,如图6所示,车辆5为小区A的子控车,即车辆5为分队长A,其可以预测车辆3何时会离开小区A,具体的预测方法有两种。
若车队所处的小区中存在资源域的划分,则子控车通过车辆的基本信息来预测。分队中的每个车辆实时向车辆5上报其基本信息,包括定位信息和车速,而车辆5具有车队的路径轨迹,即可预测分队车辆之后所处资源域的标识号。若车辆5判断车辆3即将进入小区B的资源域,可通知车辆1(即分队长B,小区B的子控车)准备接收新成员加入分队,即通知车辆3进入小区B的时间范围,使车辆1提前为车辆3申请资源。同样,车辆5提前告知车辆3在预计时间后车辆1成为其新的分队长,并将分队长B得信息和计划行驶路径发送给车辆3,同时通知所有分队车辆和RSU成员变更,以顺利完成交接。在30ms的LTE硬切换中断时间内,车辆3将按照计划的路线行驶。同时,车辆5和车辆1必须通知其队员,增加与车辆3之间约2m的间距,以防紧急情况的发生。
若车队所处的小区中无资源域的划分,分队车辆周期性测量附近小区经过滤波器后的RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)。RSRP是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一,是在某个符号内承载参考信号的所有RE(Resource Element,资源粒子)上接收到的信号功率的平均值。当预设条件在给定的TTT(Time to Trigger,触发时长)内持续被满足时,向当前小区的基站发送测量报告,切换条件如图7所示。基站将对UE进行切换,UE根据车速来设定TTT参数。车辆5监测所有分队车辆的测量报告,预测其切换时间,当判断车辆3将要进行切换时,执行上述同样的流程。
进一步地,所述方法还包括:
所述子控车在检测到其进入下一小区的剩余时长低于预设值时,向位于下一小区的子控车发送其基本信息,并将其分队中沿所述车队行驶方向上的最后一个车辆变更为子控车,使位于下一小区的子控车给其分配资源,同时使变更后的子控车给当前分队中的每个车辆分配通信资源。
需要说明的是,为了保证车辆身份不会频繁变化,子控车即将离开小区时,小区内车队行驶方向上的最后一个车辆成为新的分队长。如图8所示,当车辆1预测到其即将离开当前小区时,通知小区中的最后一辆车(即车辆5)成为分队长,并将分队长的更换告知小区中的其他车辆。
本实施例中的车队在主控车的统一管理下,可作为一个整体与外界进行交互,但由于车队长度原因,可能存在跨小区的情况,主控车无法直接管理每个车辆。通过对车队基于所在小区对车队车辆进行动态分组,选出子控车直接管理分队车辆,并与主控车和外界进行交互,保持车队的整体性并保证车队内的稳定通信。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,为简化说明和讨论,并且为了不会使本发明难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本发明难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如,电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述,但是根据前面的描述,这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如,其它存储器架构(例如,动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种车队的通信资源分配方法,其特征在于,包括:
在车队跨资源域时,主控车获取所述车队所在小区的资源集合;所述小区包括多个资源域,每个资源域对应一个资源池;所述资源集合为小区中的所有资源域所对应的资源池的集合;
所述主控车获取所述车队中每个车辆的基本信息;所述基本信息包括车辆的队内序号、定位信息和通信性能需求;
所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,并根据所述资源位置向每个车辆分配通信资源,使每个车辆通过位置相对固定的通信资源进行通信;所述车辆对应的资源池为所述车辆所在资源域所对应的资源池;
所述方法还包括:
在所述车队跨小区时,所述主控车将位于同一小区的所有车辆作为一个分队,并分别从每个分队中选择一个车辆作为所述分队的子控车,使所述子控车获取其分队所在小区的资源集合,以向其分队中的每个车辆分配通信资源。
2.根据权利要求1所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述资源位置包括起始资源位置和资源范围;
所述主控车根据所述车辆信息计算每个车辆在其对应的资源池中的资源位置,具体包括:
所述主控车根据每个车辆的定位信息获取所述车辆所在资源域的标识号;
所述主控车根据每个车辆的队内序号和所在资源域的标识号,计算所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置;
所述主控车根据每个车辆的通信性能需求计算所述车辆的资源范围。
5.根据权利要求1所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述主控车获取每个车辆上报的感知测量结果;所述感知测量结果是所述车辆对其所在资源域对应的资源池的所有资源进行感知测量而获得的;
所述主控车根据所述感知测量结果检测每个车辆分配到的通信资源是否可用;
所述主控车在检测到所述车辆的通信资源不可用时,调整所述车辆在其对应的资源池中的起始资源位置,以重新给所述车辆分配通信资源。
6.根据权利要求1所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长;
所述子控车在检测到分队中的其他任一车辆的剩余时长低于预设值时,获取所述车辆的基本信息并发送给位于下一小区的子控车,使位于下一小区的子控车根据所述车辆的基本信息给所述车辆分配通信资源。
7.根据权利要求6所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车从所述主控车处获取所述车队的行驶轨迹;
所述子控车实时获取其分队中的每个车辆的基本信息;所述基本信息还包括车速;
所述子控车根据所述行驶轨迹和每个车辆的基本信息,预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长。
8.根据权利要求6所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述子控车实时预测其分队中的每个车辆进入下一小区的剩余时长,具体包括:
所述子控车监测其分队中的每个车辆的测量报告;所述测量报告是所述车辆检测到预设条件在一定时长内持续被满足时发送的报告;
所述子控车根据所述测量报告预测每个车辆进入下一小区的剩余时长;
其中,所述预设条件为:
RSRPT-RSRPS≥HOM;
RSRPT为下一小区的参考信号接收功率,RSRPS为当前小区的参考信号接收功率,HOM为切换滞后差值。
9.根据权利要求6所述的车队的通信资源分配方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述子控车在检测到其进入下一小区的剩余时长低于预设值时,向位于下一小区的子控车发送其基本信息,并将其分队中沿所述车队行驶方向上的最后一个车辆变更为子控车,使位于下一小区的子控车给其分配资源,同时使变更后的子控车给当前分队中的每个车辆分配通信资源。
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